Concetti Chiave
- Storici modelli della Terra ipotizzavano una composizione interna a più strati, con vari materiali come silicati e metalli.
- Le analisi sismiche hanno rivelato che le onde sismiche si originano da un punto chiamato ipocentro e si propagano in tutte le direzioni.
- Le onde P sono longitudinali e attraversano solidi e liquidi, mentre le onde S sono trasversali e si propagano solo nei solidi.
- Le onde sismiche subiscono variazioni di velocità a diverse profondità, indicando la presenza di discontinuità e cambiamenti di stato nei materiali interni.
- Il modello attuale della Terra prevede una crosta, diverse discontinuità, un mantello diviso in strati rigidi e plastici, e un nucleo costituito da un guscio esterno liquido e uno interno solido.
Modello di Kircher: pensava che la Terra fosse una sfera solida in superficie con all’interno sacche magmatiche collegate tra loro, che alimentavano i vulcani attraverso dei canali.
Maskelyne, basandosi sulla legge di gravitazione universale,calcolò la densità, media del nostro pianeta e ottenne un valore di 4,5g cm, inferiore a quello accettato oggi di 5,5g\cm. Dato che le rocce superficiali hanno una densità media di 2,8g cm, all’interno della terra si dovevano trovare materiali ad alta densità.
Modello di Suess: Suess ipotizzò che la terra fosse formata da tre involucri concentrici. Il sial (silicati di alluminio), era quello più esterno, il sima (silicati di magnesio) che era quello intermedio, e il nife (nichel e ferro), che era il nucleo. Successivamente Goldshmidt introdusse un altro involucro, l’osol (ossidi e solfuri metallici) tra nife e sima; il sial, sostituito dalla crosta, divenne cosi più sottile.
Modello di Kuhn - Rittmann: i due studiosi proposero una composizione differente per il nucleo terrestre, ipotizzando che contenesse materia solare indifferenziata, ovvero idrogeno portato al di sopra della sua temperatura critica, che per la forte pressione aveva densità elevata, pari a quella di un nucleo metallico. Oggi si crede che l’interno del pianeta contenga ferro “alleggerito” da zolfo, ossigeno o silicio.
Analisi sismiche
Quando le rocce sono sottoposte ad una sollecitazione meccanica, si deformano e accumulano energia potenziale elastica; raggiunto il punto di rottura, rilasciano tale energia sotto forma di onde sismiche. Questo fenomeno è spiegato dalla teoria del ritorno elastico di Reid, che paragona le rocce a molle: le rocce vengono caricate e poi rilasciano improvvisamente l’energia, provocando un sisma. Le onde sismiche si originano dall’interno della terra, precisamente in un punto detto ipocentro o fuoco e da esso si propagano.
Le onde P o prime sono le più veloci (5,5\14 km\s) si propagano sia nei solidi che nei liquidi, e sono onde longitudinali, cioè provocano nel mezzo attraversato una serie di dilatazioni successive.
Le onde S o seconde sono le più lente (3\7 km\s) si propagano solo nei soliti, e sono onde trasversali, poiché le particelle del mezzo attraversato oscillano.
quando giungono in superficie le onde P e S subiscono dei fenomeni di riflessione che producono le onde superficiali o onde lunghe, che sembrano propagarsi in un punto detto epicentro situato sulla verticale dell’ipocentro.
Partita dall’ipocentro, l’onda si propaga con la stessa velocità in tutte le direzioni, i punti che sono interessati contemporaneamente dal passaggio dell’onda costituiscono il fronte d’onda. Se il mezzo è omogeneo, i raggi sismici vengono disegnati come semirette che partono dall’ipocentro; se il mezzo invece non è omogeneo, le caratteristiche delle onde cambiano, il punto in cui cambiano viene definito superficie di discontinuità.
il modello attuale: è costruito partendo dalle analisi delle onde sismiche: analizzando le onde P e S infatti si sono individuate alcune superfici di discontinuità. Inoltre a circa 2900 km di profondità, le onde S subiscono un arresto, e siccome le onde S si propagano solo nei solidi, si è ipotizzata la presenza di un nucleo esterno liquido. Le onde P,poi, a circa 5000 km di profondità subiscono un ulteriore cambiamento di velocità, a dimostrazione che il nucleo interno è nuovamente solido. Il modello attuale si può cosi sintetizzare; partendo dalla superficie avremo:
- la crosta, costituita da rocce di tipo differente
- la discontinuità di Moho
- il mantello litosferico, rigido, che insieme alla crosta compone la litosfera
- il mantello astenosferico, plastico
- la discontinuità di Repetti
- il mantello inferiore, rigido
- la discontinuità di Gutemberg
- il nucleo esterno , liquido
- la discontinuità di Lehmann
- il nucleo interno, solido
Domande da interrogazione
- Qual era il modello di Kircher riguardo la struttura interna della Terra?
- Come Maskelyne ha calcolato la densità media della Terra e quale valore ha ottenuto?
- Quali sono i principali involucri concentrici del modello di Suess?
- Cosa descrive la teoria del ritorno elastico di Reid?
- Quali sono le caratteristiche principali del modello attuale della struttura interna della Terra?
Kircher pensava che la Terra fosse una sfera solida in superficie con sacche magmatiche interne collegate tra loro, alimentando i vulcani attraverso canali.
Maskelyne ha utilizzato la legge di gravitazione universale per calcolare la densità media della Terra, ottenendo un valore di 4,5 g/cm³, inferiore al valore accettato oggi di 5,5 g/cm³.
Il modello di Suess ipotizza tre involucri concentrici: il sial (silicati di alluminio), il sima (silicati di magnesio) e il nife (nichel e ferro).
La teoria del ritorno elastico di Reid spiega che le rocce, sottoposte a sollecitazione meccanica, accumulano energia elastica e, al punto di rottura, rilasciano tale energia sotto forma di onde sismiche.
Il modello attuale, basato sull'analisi delle onde sismiche, include la crosta, la discontinuità di Moho, il mantello litosferico e astenosferico, la discontinuità di Repetti, il mantello inferiore, la discontinuità di Gutemberg, il nucleo esterno liquido, la discontinuità di Lehmann e il nucleo interno solido.
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